多功能硫醇化透明质酸接枝PEDOT敷料：具有抗污、按需药物递送和电刺激功能用于伤口愈合

《Advanced Healthcare Materials》：Multifunctional Thiolated Hyaluronic Acid-graft-PEDOT Dressing With Antifouling, On-Demand Drug Delivery and Electrical Stimulation for Wound Healing

　　

电响应性伤口敷料的最新进展已实现按需药物递送或电刺激（ES）以加速愈合；然而，在单一平台中整合这两种功能仍具挑战性。在此，研究人员报道了一种基于导电多孔基底的多功能敷料，该基底包含硫醇化透明质酸（THA）接枝的PEDOT共聚物，即P(EDOT-co-EDOT-g-THA)。该材料通过将3,4-乙撑二氧噻吩（EDOT）和S-((2,3-二氢噻吩并[3,4-b][1,4]二噁英-2-基)甲基)乙硫酯（EDOT-SAc）共聚合在柔性金涂层静电纺丝PCL纤维毡上，随后进行电化学活化以生成硫醇基用于THA偶联而制备。偶联的THA可通过二硫键的还原裂解（相对于Ag/AgCl为-0.8 V）以受控方式释放。THA的引入增强了亲水性和导电性，同时形成水合抗污界面，抵抗蛋白质吸附和细胞粘附。使用NIH 3T3成纤维细胞的体外研究表明，电化学释放的THA保留生物活性，促进细胞增殖、迁移和伤口闭合，效果与游离THA相当。此外，顺序进行THA释放和ES可诱导可逆的细胞脱离而不产生细胞毒性，并增强细胞间F-肌动蛋白聚合。总之，该平台作为一个动态生物界面，整合了抗污能力、可控生物分子递送和电刺激，突显了其作为先进治疗应用中多功能伤口敷料的潜力。

**论文解读**

**研究背景、问题与研究目的**
伤口愈合是一个涉及止血、炎症、增殖和重塑的动态过程，受多种生长因子和细胞因子协调调控。然而，糖尿病、烧伤、感染等疾病常导致慢性伤口，数月甚至数年不愈，给患者和医疗系统带来沉重负担。现有治疗策略包括伤口敷料、皮肤再生支架、药物、电刺激（ES）等，但单一方法难以满足高效愈合的所有需求。ES作为一种非侵入性辅助疗法，通过低强度电流（20–200 μA）促进组织再生，但单独使用效果有限，结合药物递送可优化疗效。按需药物递送系统（如电响应材料）能精确控制释放，但传统导电聚合物（CP）如聚(3,4-乙撑二氧噻吩)（PEDOT）的载药量受限，且表面易发生非特异性蛋白质吸附和细胞粘附，影响敷料性能。透明质酸（HA）在伤口愈合中发挥抗炎、促血管生成等作用，其硫醇化衍生物（THA）可增强细胞信号通路，但尚未有研究将THA作为药物通过电化学方式从材料中释放并评估其治疗效果。为此，研究人员开发了一种多功能抗污基底，整合了电化学THA偶联、按需可控释放与ES功能，用于伤口愈合。

**主要技术方法**
研究人员采用静电纺丝法制备聚己内酯（PCL）纤维毡，并溅射金层（Au-PCL）作为导电基底；通过电化学共聚合EDOT和EDOT-SAc（含10 mol% EDOT-SAc）在Au-PCL上沉积P(EDOT-co-EDOT-SAc)，再电化学还原SAc为硫醇基，利用氧化电位（+1.0 V）将THA通过二硫键偶联至基底，形成P(EDOT-co-EDOT-g-THA)。通过扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱映射、四探针电导率计、循环伏安法（CV）、恒电流充放电（GCD）、电化学阻抗谱（EIS）、石英晶体微天平（QCM-D）等表征材料形貌、导电性、电化学稳定性、抗污性能及THA释放行为。体外细胞实验使用NIH 3T3小鼠胚胎成纤维细胞，通过PrestoBlue法、划痕实验、荧光显微镜、LIVE/DEAD染色及流式细胞术评估细胞活力、迁移、粘附及F-肌动蛋白聚合。样本来源包括商业细胞系ATCC CRL1658，无临床队列。

**研究结果**

**2.1 P(EDOT-co-EDOT-g-THA)的制备**
通过优化PCL浓度（10% wt）和电纺条件获得均匀多孔纤维毡，溅射金后电导率为0.6 ± 0.1 S cm^?1。电化学共聚合P(EDOT-co-EDOT-SAc)（厚度约3 μm）后，还原形成硫醇基，再氧化偶联THA，成功制备P(EDOT-co-EDOT-g-THA)。SEM、EDX和FT-IR证实THA成功接枝。

**2.2 P(EDOT-co-EDOT-g-THA)的形貌**
SEM显示Au-PCL纤维均匀多孔，P(EDOT-co-EDOT-SAc)沉积后表面粗糙度增加，真实表面积从2.98 cm2增至7.57 cm2。THA接枝后表面出现0.1–1.2 μm2的团聚体（白色亮点），EDX显示氧比例增加，FT-IR出现C=O和N-H峰。拉曼映射在560 cm^?1（二硫键）和1359 cm^?1（酰胺III）处显示THA非均匀分布，证实成功偶联。

**2.3 P(EDOT-co-EDOT-g-THA)的导电性与电化学稳定性**
P(EDOT-co-EDOT-SAc)电导率升至13.7 ± 1.2 S cm^?1，THA接枝后略降至9.9 ± 0.5 S cm^?1。CV显示P(EDOT-co-EDOT-g-THA)在100圈循环后比电容为19.5 ± 7.8 mF cm^?2，高于P(EDOT-co-EDOT-SAc)的12.9 ± 4.5 mF cm^?2。GCD测试表明比电容10.8 ± 3.5 mF cm^?2，1000次充放电后保留82.7%初始电容，且弯曲测试中电流恢复稳定，显示良好柔性和机械弹性。

**2.4 P(EDOT-co-EDOT-g-THA)的抗污性能**
水接触角从Au-PCL的129.8°降至P(EDOT-co-EDOT-g-THA)的14.8°，亲水性显著增强。QCM-D显示BSA吸附量从P(EDOT-co-EDOT-SAc)的1.65 μg/cm2降至P(EDOT-co-EDOT-g-THA)的0.19 μg/cm2，抗蛋白吸附性能优异。EIS表明在完全培养基中孵育10天后，P(EDOT-co-EDOT-g-THA)的电荷转移电阻和电容变化极小。细胞粘附实验显示，P(EDOT-co-EDOT-g-THA)上仅少量圆形细胞，而P(EDOT-co-EDOT-SAc)上细胞密集铺展，50% THA预释放的基底细胞粘附介于两者之间，表明THA剂量依赖的抗污活性。

**2.5 P(EDOT-co-EDOT-g-THA)的THA释放**
通过优化EDOT-SAc摩尔比例（10 mol%）、聚合时间（45 s）和电位（1.2 V），THA释放量达91.7 ± 12.4 μg/cm2。在-0.8 V电位下，350 s内累积释放98.6 ± 10.0 μg/cm2（效率91.1%），前100 s释放77.3%。0 V电位下无显著释放，表明电化学触发而非扩散驱动。开关脉冲实验证实可控按需释放，释放的THA经1H NMR验证结构完整。

**2.6 释放THA对成纤维细胞的影响**
THA浓度梯度实验（0.039–5 mg/mL）显示，0.625–5 mg/mL THA在2–6天促进NIH 3T3细胞活力，1 mg/mL THA显著促进第3天增殖。划痕实验表明，1 mg/mL THA或电化学释放THA（THAR）处理组在第2天伤口闭合率（77.2%和82.6%）高于对照组（50.3%），第3天完全闭合，对照组仅77%。THAR与直接添加THA效果相当，证明释放的THA保持生物活性。

**2.7 P(EDOT-co-EDOT-g-THA)的电刺激**
LIVE/DEAD染色显示，在+0.1 V ES下，P(EDOT-co-EDOT-g-THA)上细胞呈簇状分布，活力高；-0.8 V下细胞大量脱离，但脱离细胞仍保持活力。联合应用+0.1 V 5 min和-0.8 V 20 s后，细胞分散且活力良好。P(EDOT-co-EDOT-g-THA)在所有ES条件下死细胞荧光强度最低。流式细胞术显示，THAR+ES组F-肌动蛋白聚合较对照组增加约1.8倍（p<0.05），而单独THA组仅1.2倍（无显著差异），提示THA释放与ES协同增强细胞运动性。

**总结讨论**
本研究首次报道了基于导电聚合物的基底，同时整合抗污性、电化学触发共价偶联药物释放及ES功能。P(EDOT-co-EDOT-g-THA)通过THA接枝实现亲水抗污界面，优化组成和孔隙结构达到高效THA释放（91.1%），且二硫键电化学调控确保精确释放而不损害生物活性。该基底在正负电位下均维持高细胞活力，THA释放与ES联合显著增强F-肌动蛋白聚合，暗示促进成纤维细胞运动性。研究结论：P(EDOT-co-EDOT-g-THA)作为多功能伤口敷料，整合抗污、氧化还原可控药物释放和电刺激，THA接枝表面最小化敷料-组织界面细胞粘附，实现无创移除，而电化学释放的THA和ES调节周围环境细胞反应，形成动态生物界面。当前研究限于NIH 3T3小鼠模型，未来需在人类细胞、共培养、离体皮肤模型及体内伤口模型中验证。